KR101180494B1 - 그래픽 카드 방열장치 - Google Patents

Abstract

그래픽 카드 방열장치가 개시된다. 그래픽 카드에서 발생되는 열을 방열하는 방열장치로서, 적어도 일부분이 그래픽 카드의 발열원에 인접 배치되어 발열원의 열을 흡수하며 그래픽 카드의 길이 방향으로 연장되어 흡수된 열을 분산하여 전달하는 전열블록, 세관형으로 형성되어 있으며 작동유체가 주입되며 전열블록과 열전달이 가능하게 결합되는 흡열부와 흡열부에서 흡수된 열을 방출하는 방열부를 구비한 히트파이프 루프를 포함하는 그래픽 카드 방열장치는, 컴퓨터 내부의 제한된 공간에서도 고르게 열을 분산하고 넓은 방열면적으로 신속하게 방열함으로써, 그래픽 카드에서 발생하는 대량의 열을 빠르게 방열할 수 있다.

Description

그래픽 카드 방열장치{Heat-dissipating device for graphic card}

본 발명은 그래픽 카드 방열장치에 관한 것이다.

일반적으로, 컴퓨터에는 생성된 데이터를 영상 신호로 바꾸어 모니터에 전달해주는 장치인 그래픽 카드가 설치된다. 그런데, 그래픽 카드의 GPU(Graphic Processing Unit)는 영상 신호를 직접 생성하는 과정에서 대량의 열을 발생시킨다. 전자부품이 과열되면 작동오류가 발생되거나 손상될 수 있는 바, 과열을 방지하기 위한 방열장치가 필수적으로 요구된다.

그래픽 카드에 적용되는 방열장치의 일 예로서 종래에는 방열핀 구조의 방열장치가 개시된 바 있다.

그런데, 방열핀 구조의 방열장치는 컴퓨터가 소형화되는 추세에 따라 제한되는 설치공간에서 방열핀의 표면적을 넓게 유지하기 어렵다는 문제점이 있다. 그리고, 그래픽 카드와 다른 곳에 설치하여 공간을 확보하더라도 흡열부와 방열부 사이의 거리가 멀어져서 열전달 속도가 떨어지므로 방열효율을 향상시키는데 한계가 있다.

또한, 대형 발열원에 사용되는 방열핀 구조의 방열장치는, 구조적 안정성 및 열전도 효율을 고려하여 방열핀의 두께가 상대적으로 두꺼워지고, 이에 따라 무겁고 제조비용이 높아진다는 단점이 있다.

이러한 한계를 보완하기 위하여, 종래의 방열장치는 고속 회전되는 방열팬을 더 포함한다. 그런데, 방열팬의 추가는 방열팬의 구동을 위한 전력 소모 및 방열팬 소음을 발생시키는 문제점이 있다.

본 발명은 컴퓨터 내부의 제한된 공간에 설치되어도 열전달 성능 및 방열효율이 높은 그래픽 카드 방열장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 경량화되어 구조적 안정성이 확보된 그래픽 카드 방열장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 무소음 또는 저소음으로 작동하는 그래픽 카드 방열장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 그래픽 카드에서 발생되는 열을 방열하는 방열장치로서, 적어도 일부분이 상기 그래픽 카드의 발열원에 인접 배치되어 상기 발열원의 열을 흡수하며, 상기 그래픽 카드의 길이 방향으로 연장되어 흡수된 열을 분산하여 전달하는 전열블록, 세관형으로 형성되어 있으며 작동유체가 주입되며, 상기 전열블록과 열전달이 가능하게 결합되는 흡열부와 상기 흡열부에서 흡수된 열을 방출하는 방열부를 구비한 히트파이프 루프를 포함하는 그래픽 카드 방열장치가 제공된다.

상기 전열블록은, 상기 발열원에 일면이 접하도록 배치된 흡열부재, 상기 흡열부재의 타면 측에 결합되어 있으며, 상기 흡열부재를 중심으로 양측으로 연장된 열전달암을 포함할 수 있다.

상기 열전달암에는, 상기 히트파이프 루프의 흡열부가 삽입되는 삽입홈이 형성될 수 있다.

상기 히트파이프 루프는 나선형 구조로 형성될 수 있다.

상기 그래픽 카드는, 메인보드에 형성된 복수의 확장슬롯 중 어느 하나에 장착되어 있으며, 상기 전열블록 및 상기 히트파이프 루프는, 상기 그래픽 카드에 인접한 확장슬롯 중 비어 있는 확장슬롯 측으로 배치될 수 있다.

본 실시예에 따른 그래픽 카드 방열장치는 컴퓨터 내부의 제한된 공간에서도 고르게 열을 분산하고 넓은 방열면적으로 신속하게 방열함으로써, 그래픽 카드에서 발생하는 대량의 열을 빠르게 방열할 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 그래픽 카드 방열장치는 경량의 세관형 히트파이프를 이용하므로, 방열장치를 경량화하고 구조적 안정성을 확보할 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 그래픽 카드 방열장치는 방열팬을 사용하지 않거나 저속의 방열팬을 사용하므로, 무소음 또는 저소음으로 방열할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 그래픽 카드 방열장치를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 그래픽 카드 방열장치를 나타낸 분해사시도.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 그래픽 카드 방열장치의 장착을 설명한 도면.

이하에서 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 그래픽 카드 방열장치를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 그래픽 카드 방열장치를 나타낸 분해사시도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 그래픽 카드 방열장치는, 발열원의 열을 흡수하고 고르게 분산하는 전열블록(10) 및 전열블록(10)에서 전달된 열을 신속하게 방열하는 히트파이프 루프(30)를 포함한다.

전열블록(10)은 그래픽 카드(5)의 발열원에서 발생된 열을 흡수하고 후술할 히트파이프 루프(30)에 열을 전달하는 부분으로, 발열원의 열을 흡수하기 위하여 발열원에 인접하여 배치된다.

특히, 본 실시예의 전열블록(10)은 그래픽 카드(5)의 길이 방향을 따라 연장된 형태로 형성되어서, 흡수된 열을 길이 방향으로 고르게 분산하여 전달할 수 있습니다. 이에 따라, 전열블록(10)은 흡수한 열을 고르게 분산하여 흡수된 열을 효율적으로 히트파이프 루프(30)에 전달할 수 있습니다.

도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 그래픽 카드 방열장치의 장착을 설명한 도면이다.

도 1 및 도 2에 나타난 바와 같이, 본 실시예의 전열블록(10)은, 발열원에 접할 수 있도록 평평한 일면이 형성된 흡열부재(12) 및 흡열부재(12)에서 흡열부재(12)를 중심으로 그래픽 카드(5)의 길이 방향을 따라 양측으로 연장된 열전달암(20)을 포함한다.

이에 따라, 도 3 내지 도 5에 나타난 바와 같이, 흡열부재(12)의 일면은 그래픽 카드(5)의 주요한 발열원인 GPU(Graphic Processing Unit, 6)에 일면이 접하여 발생된 열을 신속하게 흡수할 수 있으며, 열전달암(20)은 GPU(6)에서 전달된 열을 그래픽 카드(5)의 길이방향으로 고르게 분산할 수 있습니다.

이 때, 전열블록(10)을 통해 신속한 열전달이 이루어지도록, 전열블록(10)은 구리, 알루미늄 등의 열전도성이 뛰어난 금속재질로 이루어질 수 있다.

한편, 흡열부재(12)가 그래픽 카드(5)에 안정적으로 안착될 수 있도록, 흡열부재(12)를 그래픽 카드(5)에 고정시키는 브라켓(15)을 추가로 설치될 수 있다. 도 1 및 도 2에 나타난 바와 같이, 그래픽 카드(5)에 볼트 등의 체결 부재로 결합되는 브라켓(15)에는 흡열부재(12)가 삽입되어 배치되는 관통홀이 형성되어 있다.

또한, 도 4 및 도 5에 나타난 바와 같이, 본 실시예의 그래픽 카드(5)는 메인보드(1)에 형성된 복수의 확장슬롯(2) 중 하나(3)에 장착되어 있다. 일반적으로 메인보드(1)에서 복수의 확장슬롯(2)이 배치된 부분은 일부가 비어 있는 경우가 많으므로, 본 실시예에서는 그래픽 카드(5)의 GPU(6)에 인접한 확장슬롯(2)이 빈 상태가 되도록 그래픽 카드(5)를 설치한다. 이에 따라, 전열블록(10) 및 히트파이프 루프(30)는 빈 확장슬롯(2)을 향하게 배치되어서 충분한 설치공간이 확보될 수 있다. 또한, 인접한 구조물이 없는 공간에서는 공기 유동이 빠르게 이루어지므로 방열성능도 더욱 향상될 수 있다.

히트파이프 루프(30)는 전열블록(10)에서 전달된 열을 방열하는 부분으로, 세관형으로 형성되어 작동유체(33)가 주입되며, 전열블록(10)과 열전달이 가능하게 결합되는 흡열부(30a) 및 흡열부(30a)에서 흡수된 열을 방출하는 방열부(30b)로 이루어진다.

구체적으로, 히트파이프 루프(30)는 기능적으로 흡열부(30a)와 방열부(30b)로 나뉘며, 흡열부(30a)와 방열부(30b) 내부에는 기포(34)와 함께 작동유체(33)가 주입된다.

도 5에 나타난 바와 같이, 흡열부(30a)는 히트파이프 루프(30)에서 전열블록(10)과 결합되거나 인접된 부분으로서 전열블록(10)에서 열을 흡수한다. 그리고, 방열부(30b)는 히트파이프 루프(30)에서 전열블록(10)과 떨어져 위치된 부분으로서 흡열부(30a)로부터 전달된 열을 외부로 방출한다.

이 때, 도 2에 나타난 바와 같이, 본 실시예에서는 흡열부(30a)를 이루는 세관(32)과 전열블록(10)의 열전달암(20)이 견고하게 결합되도록, 열전달암(20)에는 히트파이프 루프(30)의 흡열부(30a)를 구성하는 세관(32)이 삽입되는 삽입홈(22)이 형성된다. 이에 따라, 도 4 및 도 5에 나타난 바와 같이, 그래픽 카드(5)가 세워지는 방향으로 배치되어 히트파이프 루프(30)가 열전달암(20)에 매달리는 구조로 결합된 경우에도 히트파이프 루프(30)가 안정적으로 지지될 수 있다. 또한, 삽입홈(22)으로 인하여 열전달암(20)과 세관(32)이 접하는 면적이 증가되어 열전달이 더욱 신속하게 이루어질 수 있다.

한편, 본 실시예의 히트파이프 루프(30)는 유체동압을 이용한 진동세관형의 히트파이프로 이루어질 수 있다.

도 2에 나타난 바와 같이, 진동세관형 히트파이프는 세관(32) 내부에 작동유체(33)와 기포(34)가 소정 비율로 주입된 후 세관(32) 내부가 외부로부터 밀폐되는 구조를 가진다. 이에 따라, 진동세관형 히트파이프는 기포(34) 및 작동유체(33)의 부피팽창 및 응축에 의하여 열을 잠열 형태로 대량으로 수송하는 열전달 사이클을 가진다.

또한, 세관형으로 형성된 히트파이프는 루프는 좁은 공간에서도 넓은 표면적을 가지므로 높은 방열성능을 가진다.

열전달 메카니즘을 살펴보면, 흡열부(30a)에서는 흡수된 열량만큼 핵비등(Nucleate Boiling)이 일어나면서 흡열부(30a)에 위치된 기포(34)들이 부피 팽창을 하게 된다. 이때 세관(32)은 일정한 내부 체적을 유지하므로, 흡열부(30a)에 위치된 기포(34)들이 부피 팽창을 한 만큼 방열부(30b)에 위치된 기포(34)들은 수축하게 된다. 따라서 세관(32) 내의 압력 평형상태가 붕괴되면서, 히트 파이프는 작동유체(33) 및 기포(34)의 진동을 포함한 유동을 수반하게 되고, 이에 따라 기포(34)의 체적 변화에 의한 온도의 승강에 의하여 잠열 수송을 함으로써 방열 기능을 수행한다.

여기서, 히트파이프 루프(30)는 열전도도가 높은 구리, 알루미늄 또는 철 등의 금속 소재로 이루어진 세관(32)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 열을 빠른 속도로 전도 받음과 아울러 그 내부에 주입된 기포(34)의 체적변화를 빠르게 유발할 수 있다.

그리고, 히트파이프 루프(30)의 연통구조는 개루프(open loop)와 폐루프(close loop) 모두 가능하다. 또한, 히트파이프 루프(30)가 복수 일 때, 히트파이프 루프(30)의 전부 또는 일부는 이웃하는 히트파이프 루프(30)와 연통될 수 있다. 이에 따라, 복수의 히트파이프 루프(30)는 설계상 필요에 따라 전체적으로 개루프 또는 폐루프 형상을 가질 수도 있다.

또한, 본 실시예의 히트파이프 루프(30)는 나선형 구조로 형성될 수 있다. 세관(32)이 조밀한 간격으로 감겨진 나선형 구조는, 한정된 공간에서 긴 세관(32)이 효율적으로 배치될 수 있게 한다. 이에 따라, 그래픽 카드(5)가 배치되는 한정된 공간에서도 나선형 히트파이프 루프(30)의 흡열부(30a) 및 방열부(30b)는 좁은 공간에서도 넓은 표면적을 가지게 한다.

따라서, 별도의 방열팬을 구비하지 않거나 저속의 방열팬을 사용하여도 원하는 방열효과를 달성하여, 무소음 또는 저소음의 방열장치를 구현할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 경량의 진동세관(32)형 히트파이프를 이용하여 방열을 수행하므로, 종래의 방열핀형 방열장치에 비해 무게를 현저하게 줄일 수 있다. 이에 따라, 도 4 및 도 5에 나타난 바와 같이 그래픽 카드 방열장치가 그래픽 카드(5)에 매달리는 구조가 되는 경우에도, 구조적으로도 안정적으로 설치될 수 있다.

상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다.

1: 메인보드 2: 확장슬롯
5: 그래픽 카드 6: GPU
10: 전열블록 12: 흡열부재
15: 브라켓 20: 열전달암
22: 삽입홈 30: 히트파이프 루프
30a: 흡열부 30b: 방열부
32: 세관 33: 작동유체
34: 기포

Claims (5)

1. 그래픽 카드에서 발생되는 열을 방열하는 방열장치로서,
   적어도 일부분이 상기 그래픽 카드의 발열원에 인접 배치되어 상기 발열원의 열을 흡수하며, 상기 그래픽 카드의 길이 방향으로 연장되어 흡수된 열을 분산하여 전달하는 전열블록; 및
   세관형으로 형성되어 있으며 작동유체가 주입되며, 상기 전열블록과 열전달이 가능하게 결합되는 흡열부와 상기 흡열부에서 흡수된 열을 방출하는 방열부를 구비한 히트파이프 루프를 포함하며,
   상기 전열블록은,
   상기 발열원에 일면이 접하도록 배치된 흡열부재; 및
   상기 흡열부재의 타면 측에 결합되어 있으며, 상기 흡열부재를 중심으로 양측으로 연장된 열전달암을 포함하는 것을 특징으로 하는 그래픽 카드 방열장치.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 열전달암에는, 상기 히트파이프 루프의 흡열부가 삽입되는 삽입홈이 형성된 것을 특징으로 하는 그래픽 카드 방열장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 히트파이프 루프는 나선형 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 그래픽 카드 방열장치.
   
5. 제1항, 제3항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 그래픽 카드는, 메인보드에 형성된 복수의 확장슬롯 중 어느 하나에 장착되어 있으며,
   상기 전열블록 및 상기 히트파이프 루프는, 상기 그래픽 카드에 인접한 확장슬롯 중 비어 있는 확장슬롯 측으로 배치된 것을 특징으로 하는 그래픽 카드 방열장치.
   

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